元素周期表应用

.PAGE.元素周期表及其应用【学习目标】知识与技能了解元素周期表的构造以及周期、族等概念；理解同周期、同主族元素性质的递变规律，并能运用原子构造理论解释这些递变规律。了解原子构造、元素性质及该元素在周期表中的位置三者间的关系，初步学会运用周期表。以族为依据，进一步学习熟悉的相关元素及其化合物的性质过程与方法学习运用比拟、分类、归纳、概括等手段对信息进展加工，培养问题意识和探究意识，提高逻辑思维能力情感态度与价值观从周期表的编制历程，领悟科学发现的艰辛，了解科学发现的意义，培养科学精神【教学重点】元素周期表的构造，元素的性质、元素在周期表中的位置与原子构造的关系【教学难点】元素的性质、元素在周期表中的位置和原子构造的关系一、元素周期表的编排原那么：1、同一周期：把一样的元素排列成一个行，并按递增的顺序将元素从左到右排列2、同一族：把一样的元素排列成一个行，并按逐渐增大的顺序将元素从上到下排列二、元素周期表的构造1、周期：元素周期表共有个横行，每一横行称为一个，故元素周期表共有个周期①周期序数与电子层数的关系：②周期的分类元素周期表中，我们把1、2、3周期称为，周期称为长周期，第周期称为不完全周期，因为一直有未知元素在发现。从惰性气体原子序数记忆周期表的相关内容类别周期序数起止元素包括元素种数核外电子层数短周期1H—He2Li—Ne3Na—Ar长周期4K—Kr5Rb—Xe6Cs—Rn不完全周期7Fr—。。。思考:如果不完全周期排满后，应为几种元素？2、族：元素周期表共有个纵行，除了三个纵行称为Ⅷ外，其余的每一个纵行称为一个，故元素周期表共有个族。族的序号一般用罗马数字表示。①族的分类元素周期表中，我们把个纵行共分为个族，其中个主族，个副族，一个族，一个族。a、主族：由元素和元素共同构成的族，用A表示：ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦAb、副族：完全由元素构成的族，用B表示：ⅠB、ⅡB、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦBc、第Ⅷ族：三个纵行d、零族：第纵行，即稀有气体元素②主族序数与最外层电子数的关系：③族的别称ⅠA称为元素ⅡA称为元素ⅣA称为元素ⅤA称为元素ⅥA称为元素ⅦA称为元素【思考1】在周期表中有两个特殊的位置，镧系和锕系，仔细观察周期表，说出这些元素在周期表中什么位置？构造上有何特点？【思考2】在所有族中，元素最多的族是哪一族？共有多少种元素？三、元素在周期表的位置与原子构造的关系因为元素的最外层电子数决定了族序数；电子层数决定了周期，所以当某原子的构造时就确定了它在周期表中的位置，同理，如果了该元素在周期表中的位置，也就知道了它的构造。思考：根据周期表构造，推测原子序数为6、13、34、53、85、88号的元素在周期表中的哪一周期？哪一族？四、元素的性质与原子构造、元素在周期表的位置关系1、同周期中，元素的原子一样。除了元素以外，随着核电荷数的递增，虽然增多，但是原子核对外层电子的吸引能力却逐渐，使原子半径逐渐，元素原子得到电子的能力逐渐，失去电子的能力逐渐。即同周期元素，从左到右〔除了零族元素〕，原子半径逐渐，元素的金属性逐渐，非金属性逐渐以第三周期为例说明〔元素周期律中已学过〕2、同主族中，元素的一样，随着核电荷数的递增，增多，原子半径逐渐，原子核对外层电子的吸引能力逐渐，元素原子失去电子的能力逐渐，获得电子的能力逐渐。即同主族元素，从上到下，原子半径逐渐，元素的金属性逐渐，非金属性逐渐。以第3周期、ⅠA；ⅦA族元素为例掌握元素性质的递变规律内容同周期〔从左到右〕同主族〔从上到下〕原子半径逐渐减小〔除0族〕逐渐增大电子层构造电子层数一样，最外层电子数逐渐增多电子层数逐渐增多，最外层电子数一样得电子能力逐渐〔除0族〕逐渐失电子能力逐渐〔除0族〕逐渐金属性逐渐〔除0族〕逐渐非金属性逐渐〔除0族〕逐渐主要化合价最高正价最低负价最高正价数=主族序数〔除〕最高价氧化物对应水化物的酸〔碱〕性酸性、碱性〔除0族〕酸性、碱性〔除0族〕非金属元素气态氢化物的形成与稳定性气态氢化物形成越来越，其稳定性逐渐〔除0族〕气态氢化物形成越来越，其稳定性逐渐五、判断元素金属性，非金属性的常用方法元素金属性、非金属性强弱的其他量度—电负性、电离能、电子亲和能1.元素的电负性的周期性变化：物质发生化学反响时，是原子的外层电子在发生变化。原子对外层电子的吸引能力的不同，是造成元素化学性质有差异的本质原因。元素的电负性的概念，就是用来表示元素相互化合时原子对电子吸引能力大小的。所以，元素的原子在分子中吸引电子对的能力叫做该元素的电负性。需要注意的是：电负性值无法用实验测定，只能采用比照的方法得到，因此电负性是一个相对值，它是分子中成键原子吸引电子能力大小的相对量度。美国化学家鲍林于1932年首先提出用电负性来衡量元素在化合物中吸引电子的能力，鲍林在提出电负性概念时就规定F的电负性为4.0，依次比照求出其它元素的电负性值。由于这个原因，选用的标准不同，计算方法不同，得到的电负性值不同。目前常见的有三种电负性标度，相应得到三套电负性数据。元素电负性常用希腊字母X表示。很显然，电负性是判断元素金属性和非金属性强弱的重要参数之一。电负性数值越大说明吸引电子能力越大，元素的非金属性就越强；电负性数值越小，说明吸引电子能力越弱，金属性越强。观察下表中有关主族元素的电负性数据〔Paulingscale〕，说明你的结论H2.1HeLi1.0Be1.5B2.0C2.5N3.0O3.5F4.0NeNa0.9Mg1.2Al1.5Si1.8P2.1S2.5Cl3.0ArK0.8Ca1.0Ga1.6Ge1.8As2.0Se2.4Br2.8KrRb0.8Sr1.0In1.7Sn1.8Sb1.9Te2.1I2.5XeCs0.7Ba0.9Tl1.8Pb1.9Bi1.9Po2.0At2.2Rn电负性有着广泛的应用判断元素的金属性和非金属性。电负性值大者，元素的非金属性强。一般地说，电负性值小于1.8的，认为是金属元素；而电负性大于1.8的，认为是非金属元素。以上只是一般情况，元素的金属性、非金属性并没有严格的界限。判断分子的极性和化学键的类型。电负性数值相等的非金属元素化合形成化合物时，其分子都是非极性分子。相应的化学键为非极性键如氯气、氢气、氮气等。电负性差值大于1.7的两种元素化合时，形成的化合物为离子型化合物，化学键为离子键，如氯化钠、溴化钾等。2．元素的第一电离能的周期性变化电离能：从元素的气态原子去掉一个电子成为+1价的气态阳离子所需的最低能量，称为第一电离能〔I1〕，从+1价的气态阳离子再去掉一个电子称为+2价的气态阳离子所需要的最低能量，称为第二电离能〔I2〕,依次类推。第一电离能可以衡量元素原子失去一个电子的难易程度。第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子，元素的金属性越强；第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子，元素的金属性就越弱。因此可以运用元素第一电离能数值可以比拟元素金属性的强弱和原子得失电子的能力。请仔细观察下列图中元素第一电离能的变化趋势，说明你的结论。需要注意的是：元素的第一电离能大小还与其原子的核外电子排布〔特别是外围电子排布〕有关。通常，当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空〔p0、d0、f0〕、半充满〔p3、d5、f7〕和全充满〔p6、d10、f14〕构造时，原子的能量越低，该元素具有较大的第一电离能。因此，每个周期的ⅡA和ⅤA族元素具有相对较高的第一电离能。3．元素的电子亲合能的周期性变化在恒温〔25℃〕恒压下，当元素处于基态的气态原子获得一个电子形成负一价气态阴离子时所放出的能量〔放出能量那么体系能量下降，所以为负值。正如放热反响ΔH<0〕，称为电子亲和能。电子亲和能一般用符号"Y〞〔也有教材用"A〞〕表示，单位和电离能的单位一样〔以前用ev，现在用kJ·mol-1,1ev=1.6×10-19×6.02×1023×10-3ev=96.32kJ·mol-1〕。气态原子结合一个电子放出的能量，称为第一电子亲合能。元素的第二电子亲合能，相当于一个电子附加到一个负离子上。因为负离子和电子之间存在着静电斥力，所以这时需要消耗能量，而不是放出能量，因此对于所有元素，第二电子亲合能，都是正值。显然，电子亲合能数据能从一定程度上说明元素金属性、非金属性的强弱，如Y〔Cl〕>Y〔S〕。从的数据来看，活泼的非金属一般具有较高的电子亲合能。电子亲合能越大〔指负值越大，获得一个电子时放出能量越大〕，该元素越容易获得电子，非金属性越强。金属元素的电子亲合能都比拟小，说明金属在通常情况下难于获得电子形成负价态的阴离子。的最大的电子亲合能不是出现在每族的第二周期的元素，而是第三周期以下的元素。这一反常现象可以作如下解释：第二周期的非金属元素〔如F、O等〕因原子半径较小，电子云密度较大，电子之间排斥力很强，以致当加合一个电子形成负离子的时候，放出的能量较小。电子亲合能大小既与原子核对该电子的吸引有关，又与该电子受到的排斥有关。原子半径小既有利于核外电子的吸引，又因为核外电子分布拥挤，电子间的排斥力也大了，所以同一周期，同一主族中元素电子亲合能没有单调变化的规律。电子亲合能规律性差，实验测定可靠性也差，因此其重要性不如电离能。元素的电子亲合能的数据还很缺乏，因而不能对周期系的所有元素进展全面比拟，所以不能单凭电子亲合能来判断元素的非金属性。电子亲合能的数据一般不单独使用。总体来说，电子亲合能通常有如下的规律：电子亲合能一般都随原子半径的减小而增大。因为原子半径减小，核电荷对电子的吸引能力增加，容易结合电子而放出能量。〔1〕同一周期主族元素，由左至右，原子半径减小〔原子核对最外层电子吸引能力增加，所以易得电子〕，第一电子亲合能的总趋势是增大的，但是，当中性原子具有稳定的半充满或全充满的电子构型时，该元素的电子亲合能明显变小。例如Be、N、Mg、P等，这是由于要在半充满或全充满的电子构型上增加一个电子是不容易的。〔2〕同一主族，从上到下，由于原子半径逐渐增大，因此一般来说第一电子亲合能逐渐变小。但是，有时半径太小，由于电子密度较大，其电子亲合能反而变小。所以，第一电子亲合能最大的元素是Cl。〔3〕副族元素原子的电子亲合能数据较少，变化规律不明显。电子亲合能与原子半径，电子构型有关。六、元素周期律和周期表的意义元素周期表和周期律提醒了元素之间的内在联系，反响了元素性质与它的原子构造的关系，在哲学、自然科学以及生产实践等方面都有重要意义。哲学意义元素周期表把元素纳入一个系统内，反映了元素间的内在联系，打破了曾经认为元素是互相孤立的形而上学观点。而元素周期律提醒了元素原子核电荷数递增引起元素性质发生周期性变化的事实，有力地论证了事物变化的量变引起质变的规律性。自然科学意义周期表为物质构造理论的开展提供了客观依据。由于原子的电子层构造与元素周期表关系密切，周期表为开展过渡元素构造，指导新元素的合成，预测新元素的构造和性质都提供了理论支持。元素周期律和周期表在化学，物理学，生物学，地球化学等方面都有极其重要的指导意义。生产实践意义由于周期表中位置相近的元素性质相似，这就启发人们在周期表中一定区域内寻找新的物质。比方：农药多数是含ClPSNAs等元素的化合物。如有机磷农药。半导体材料是周期表金属与非金属接界处的元素，如GeSiGaSe等催化剂的选择：在长期的生产实践中，人们已经发现具有d亚层的过渡元素对许多化学反响有良好的催化性能。因此，我们可以在过渡元素〔包括稀土元素〕中寻找各种优良催化剂。例如，石墨在高温和高压下转化为金刚石时，用铁，镍溶剂作催化剂；石油催化裂化，重整等反响，广泛采用过渡元素做催化剂。2007年度国家最高科学技术奖获得者闵恩泽院士就是我国石油炼制催化剂应用科学的奠基者，石油化工技术自主创新的先行者，绿色化学的开拓者。耐高温、耐腐蚀的特种合金材料的制取。如ⅢB—ⅣB的过渡元素钛、钽、钼，钨，铬具有耐高温，耐腐蚀等特点。可以制造火箭，导弹，宇宙飞船，飞机，坦克等。矿物的寻找。科学实验证明：相对原子质量较小的元素在地壳中含量较多，相对原子质量较大的元素在地壳中含量较少；原子序数为偶数的元素较多，奇数的元素较少。处于地球外表的元素多呈最高价，处于岩石深处的元素多数呈低价；碱金属一般是强烈的亲石元素，主要富集于岩石圈的最上部；熔点，离子半径，电负性大小相近的元素往往共生在一起，同处于一种矿石中，这种现象叫元素的伴生现象。七、对角线规那么在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的性质有些相似，被称为"对角线规那么〞。【例题1】锂及其化合物的许多性质与其他碱金属差异很大，却与镁相似。下面有关锂及其化合物性质的表达不正确的选项是(

)A．碳酸锂的溶解度比碳酸氢锂的小B．碳酸锂受热很难分解C．锂在过量氧气中燃烧主要生成的是氧化锂而不是过氧化锂D．锂可以与N2化合生成氮化锂(Li3N)【例题2】根据周期表对角线规那么，金属铍与铝的单质及其化合物性质相似〔1〕写出铍与氢氧化钠反响的离子方程式______

〔2〕氢氧化铍与氢氧化镁可用______鉴别，其离子方程式是________八、一些常见元素的性质特点、存在及用途的特殊性1．原子半径最小；原子序数最小；普通原子不含中子；电子总数等于电子层数；原子得到或失去一个电子都能到达稳定构造；是ⅠA族元素但往往形成共价化合物；成酸、成碱的必须元素；单质密度最小；其单质是有待开发利用的新型的、无污染的重要能源。2．到达饱和构造，但最外层电子数不是8个，是最不活泼的稀有气体元素。3．密度最小、最轻的金属，保存在液态石蜡中；是热核反响的重要原料。4．最外层电子数等于次外层电子数等于电子层数；氧化物，氢氧化物都具有两性。5．形成化合物种类最多的元素；其单质是自然界中硬度最大的物质；其气态氢化物是含氢量最高的气态氢化物；原子既难得到电子也难失去电子；期中一种同素异形体是一种研究和应用前景非常广的物质。最高价氧化物可用于人工降雨。6．单质在空气中含量最高；在所有的双原子分子键能是最大的；气态氢化物水溶液显碱性；N的气态氢化物和其最高价氧化物对应水化物可发生化合反响。可以形成+1～+5价态的六种氧化物。其氧化物是形成酸雨的原因之一7．地壳中含量最多的元素，气态氢化物的沸点是最高的。可形成两种常见的同素异形体。8．最活泼的非金属元素；没有正化合价的元素；除H以外原子半径最小；不存在含氧酸的非金属元素；气态氢化物水溶液是一元弱酸并且能腐蚀玻璃；气态氢化物最稳定；阴离子复原性最弱；常温下能与水迅速反响放出氧气。9．焰色反响呈黄色；常温下能与水反响放出氢气；一种氧化物能与水或CO2反响放出氧气；一种氧化物是一种强的氧化剂，即有漂白的作用；与K的合金在常温下呈液态，是原子核反响堆的导热剂。10．氧化物是重要耐火材料，熔点很高。单质不仅能在氧气中燃烧，也能在氮气和二氧化碳气体中燃烧，还可以和热水反响。11．地壳中含量最多的金属元素；单质既能与酸反响又能与碱反响，且反响都产生氢气；氧化物以及氧化物对应水化物都是两性物质。氧化物是重要的耐火材料。12．地壳中含量占第二位，是构成地壳矿物质的主要元素；气态氢化物极不稳定，在空气中可以自燃。13．最易着火的非金属元素单质；最高价氧化物对应水化物是一种中等强度的、非氧化性的、高沸点三元酸。14．最高价氧化物对应水化物和其气态氢化物能发生反响得到该元素的单质，有两种形式的氧化物，其中一种氧的百分含量为50%，某种氧化物是形成酸雨的重要原因，15．最高价氧化物对应水化物酸性最强；16．常温下唯一呈液态的金属单质；常温下唯一呈液态的非金属单质。【例题3】两种短周期的元素X和Y，可组成化合物XY3，当Y的原子序数为m时，X的原子序数可能是哪些？〔1〕m-4；〔2〕m+4；〔3〕m+8；〔4〕m-2；〔5〕m+6。【例题4】X、Y是短周期元素。两者可以形成化合物X2Y3。假设X的原子序数为n，那么Y的原子序数不可能为A、n+11B、n—5C九、以族为单位介绍常见的主族元素单质以化合物的性质1、碱金属碱金属的物理性质比拟碱金属单质颜色和状态密度〔g/cm-3〕熔点〔。C〕沸点〔。C〕原子半径〔pm〕Li银白色，柔软0.534180.51347152Na银白色，柔软0.9797.81882.9186K银白